บทบาทของเอนไซม์ในการเผาผลาญคืออะไร?

เมแทบอลิซึมหมายถึงกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นภายในหรือระหว่างเซลล์ เมแทบอลิซึมมีสองประเภท: แอแนบอลิซึมซึ่งโมเลกุลขนาดเล็กจะถูกสังเคราะห์เพื่อให้มีขนาดใหญ่ขึ้น และแคแทบอลิซึมซึ่งโมเลกุลที่ใหญ่กว่าจะถูกแยกย่อยออกเป็นโมเลกุลที่เล็กกว่า ปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ภายในเซลล์ต้องการตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเริ่มต้น เอ็นไซม์ซึ่งเป็นโมเลกุลโปรตีนขนาดใหญ่ที่พบในร่างกาย เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สมบูรณ์แบบเพราะสามารถเปลี่ยนสารเคมีภายในเซลล์ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงตัวเอง

เมแทบอลิซึมเป็นคำในร่มที่อ้างถึงกระบวนการเซลล์ใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี Glycolysis เป็นตัวอย่างของกระบวนการเซลล์ catabolic; ในกระบวนการนี้ กลูโคสจะถูกย่อยสลายเป็นไพรูเวต เมื่อออกซิเจนและไฮโดรเจนรวมกันเป็นน้ำที่ส่วนท้ายของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน นั่นคือตัวอย่างของกระบวนการอะนาโบลิก ซึ่งโมเลกุลที่เล็กกว่าจะรวมกันเป็นโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้น

ปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ภายในเซลล์ไม่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ พวกเขาต้องการตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเริ่มต้น ในหลายกรณี ความร้อนอาจเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา แต่สิ่งนี้ไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากความร้อนไม่สามารถนำไปใช้กับโมเลกุลในลักษณะที่ควบคุมได้ ดังนั้น ปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ต้องการปฏิสัมพันธ์กับเอนไซม์ เอ็นไซม์จับกับสารตั้งต้นโดยเฉพาะจนกระทั่งเกิดปฏิกิริยาเคมีแล้วปลดปล่อยตัวเองออกมา เอนไซม์เองไม่ได้เปลี่ยนแปลงโดยปฏิกิริยาเคมี

เอ็นไซม์ไม่จับกับโมเลกุลตามอำเภอใจ แทน เอนไซม์แต่ละตัวถูกออกแบบมาให้จับกับโมเลกุลเฉพาะที่เรียกว่าสารตั้งต้นเท่านั้น บนพื้นผิวมีกลุ่มโพลีเปปไทด์ที่พับเป็นร่อง เอ็นไซม์ที่ถูกต้องจะมีกลุ่มของพอลิเปปไทด์ที่คล้ายคลึงกัน ทำให้สามารถจับกับซับสเตรตได้ เอนไซม์อื่นๆ จะมีสายโพลีเปปไทด์ที่ไม่ตรงกัน

ในปี พ.ศ. 2437 นักวิทยาศาสตร์ Emil Fischer เรียกแบบจำลองนี้ว่าแบบจำลองการล็อกและกุญแจ เนื่องจากเอนไซม์และสารตั้งต้นนั้นพอดีกันเหมือนกุญแจในกุญแจ ตามบทความเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมที่เผยแพร่โดย Titan Education สิ่งนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมดเนื่องจากเอนไซม์บางตัวแตกตัวไม่เท่ากันเมื่อสิ้นสุดกระบวนการเร่งปฏิกิริยา

ตัวอย่างหนึ่งของเอ็นไซม์ที่เหมาะสมกับตัวล็อคและแบบจำลองที่สำคัญคือซูคราส ซูคราสประกอบด้วยสายโซ่โพลีเปปไทด์ทำให้สามารถจับกับซูโครสได้ เมื่อซูคราสและซูโครสจับกัน พวกมันจะทำปฏิกิริยากับน้ำและซูโครสแตกตัวเป็นกลูโคสและฟรุกโตส เอนไซม์จะถูกปลดปล่อยออกมาและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อย่อยสลายซูโครสอีกโมเลกุลหนึ่งได้

ไลเปสตับอ่อนทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการทำลายไตรกลีเซอไรด์ ไตรกลีเซอไรด์ไม่แตกตัวเท่าๆ กันเป็นสองโมเลกุลของสารต่างๆ ที่ต่างจากซูโครส ไตรกลีเซอไรด์จะแตกตัวเป็นโมโนกลีเซอไรด์สองชนิดและกรดไขมันหนึ่งชนิด